沉管隧道施工課件

1、LOGO沉管隧道施工沉管隧道施工1地下工程施工地下工程施工 Underground Engineering & Construction軌道交通工程學(xué)院軌道交通工程學(xué)院蔣英禮蔣英禮Tel: 150-0203-0945Email：沉管隧道施工沉管隧道施工第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工 沉管隧道施工沉管隧道施工第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工 沉管隧道施工沉管隧道施工第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工v 4.1 概論 4.1.1 發(fā)展史v 沉管隧道施工沉管隧道施工第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工v 4.1.1 發(fā)展史v 沉管隧道施工沉管隧道施工第第4章章 沉

2、管隧道施工沉管隧道施工v4.1.1 發(fā)展史沉管隧道施工沉管隧道施工第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工v4.1.2 方法實(shí)質(zhì)沉管隧道施工沉管隧道施工第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工4.1.3、優(yōu)點(diǎn) 因在基槽中開(kāi)挖較淺，基槽開(kāi)挖和基礎(chǔ)處理因在基槽中開(kāi)挖較淺，基槽開(kāi)挖和基礎(chǔ)處理的施工技術(shù)比較簡(jiǎn)單的施工技術(shù)比較簡(jiǎn)單 因沉管受到水的浮力，作用于地基的荷載較因沉管受到水的浮力，作用于地基的荷載較小小 因管段采用先預(yù)制再浮運(yùn)沉放的施工工藝，因管段采用先預(yù)制再浮運(yùn)沉放的施工工藝，避免了難度較大的水下作業(yè)，故可在深水施避免了難度較大的水下作業(yè)，故可在深水施工，且對(duì)潮差和水流速的適應(yīng)

3、能力強(qiáng)工，且對(duì)潮差和水流速的適應(yīng)能力強(qiáng)第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工 與埋深較大的盾構(gòu)隧道相比，沉管隧道路面標(biāo)高可與埋深較大的盾構(gòu)隧道相比，沉管隧道路面標(biāo)高可抬高，與岸上道路隧道很容易銜接抬高，與岸上道路隧道很容易銜接4.1.3、優(yōu)點(diǎn)第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工 每節(jié)預(yù)制管段很長(zhǎng)，一般約100m,而盾構(gòu)隧道預(yù)制管片環(huán)寬僅為1m，因而沉管隧道接縫數(shù)量少 由于每節(jié)預(yù)制管段較長(zhǎng)，一條沉管隧道只用幾節(jié)預(yù)制管段就可完成，預(yù)制管段和基槽開(kāi)挖可同時(shí)進(jìn)行，且預(yù)制管段

4、不在隧址，施工干擾時(shí)間短4.1.3、優(yōu)點(diǎn)第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工 水底挖基槽土方量少，比地下挖土單價(jià)低，管段預(yù)制與盾構(gòu)相比，所需費(fèi)用低。 沉管隧道施工時(shí)，預(yù)制和浮運(yùn)沉放管段等主要工序大部分在水上進(jìn)行，水下作業(yè)極少，除少數(shù)潛水工外，工人們都在水上作業(yè)，且不需在氣壓下工作 4.1.3、優(yōu)點(diǎn)第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工 一個(gè)隧道橫斷面可同時(shí)容納48條車道。而結(jié)構(gòu)尺寸不限。對(duì)盾構(gòu)受尺寸限制，一般只能雙車道4.1.3、優(yōu)點(diǎn)第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工4.1.4、沉管隧道類型 圓形第第4章章 沉管隧道施工沉

5、管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工v矩形矩形第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工 船臺(tái)型船臺(tái)型第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工干塢型干塢型第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工浮船塢浮船塢第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工干塢干塢沉管隧道施工沉管隧道施工管段預(yù)制管段預(yù)制沉管隧道施工沉管隧道施工防錨層施工防錨層施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道內(nèi)部沉管隧道內(nèi)部沉管隧道施工沉管隧道施工4.2 沉管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 計(jì)算內(nèi)容干舷浮力計(jì)算抗浮安全系數(shù)

6、計(jì)算 1 干舷：能保持管頂露出水面的管段外露高度，對(duì)矩形截面管段，高度多為1015cm。對(duì)矩形斷面，太小，制作困難；太大，消除干舷下沉的壓載水容量太大 計(jì)算方法：按最大的砼容重，最大的砼體積和最小的河水比重計(jì)算干舷第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工 K管段總重管段排水重K=1.051.10 管段沉放階段K=1.21.5 管段使用階段設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，應(yīng)按最小的混凝土容重和體積，最大的河水比重來(lái)計(jì)算各階段的抗浮安全系數(shù)。第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工v（一）、作用在沉管上的荷載（一）、作用在沉管上的荷載v1 1 結(jié)構(gòu)自重結(jié)構(gòu)自重 管段重量：砼(2

7、3.724.1)+鋼筋(1.62.05) KN/m3 壓載混凝土重量：22.5KN/m3 路面鋪裝重量第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工v2 2 水壓力水壓力 主要荷載之一，分別計(jì)算高、低潮位和百年一遇的特大洪水位的水壓力沉管隧道施工沉管隧道施工v3 3 土壓力土壓力 主要荷載，但不一定是常荷載，表示河床底面到管段頂面的土重。隧道剛建時(shí)，可能很小，以后逐漸增加v4 4 浮力浮力 浮力排水重v5 5 施工荷載：封端墻、定位塔、出入洞、壓施工荷載：封端墻、定位塔、出入洞、壓載水柜、索具、浮箱等重量。載水柜、索具、浮箱等重量。v6 6 波浪力：在浮運(yùn)時(shí)發(fā)生波浪力：在浮運(yùn)時(shí)發(fā)生v7 7 流水壓力：在

8、浮運(yùn)時(shí)發(fā)生流水壓力：在浮運(yùn)時(shí)發(fā)生沉管隧道施工沉管隧道施工v8 8 負(fù)摩阻力：管段橫向外側(cè)覆土沉降到管段的向下負(fù)摩阻力：管段橫向外側(cè)覆土沉降到管段的向下摩擦力摩擦力v9 9 車輛荷載：在道路隧道中，如果路面鋪設(shè)在壓載車輛荷載：在道路隧道中，如果路面鋪設(shè)在壓載混凝土層上面，則可略去車輛活載對(duì)管段的影響?；炷翆由厦妫瑒t可略去車輛活載對(duì)管段的影響。v10 10 地基反力地基反力沉管隧道施工沉管隧道施工v偶然荷載：偶然荷載： 11 沉船荷載 12 投錨與拖錨荷載 13 車行隧管內(nèi)的爆炸力沉管隧道施工沉管隧道施工二、作用在沉管上的荷載二、作用在沉管上的荷載v 其他荷載：砼收縮、變溫影響、不均勻沉降、地其

9、他荷載：砼收縮、變溫影響、不均勻沉降、地震震v （二）、結(jié)構(gòu)分析（二）、結(jié)構(gòu)分析 1 1 橫斷面結(jié)構(gòu)橫斷面結(jié)構(gòu) 在水底隧道沉管結(jié)構(gòu)中，常采用變截面或折線形結(jié)構(gòu)。即使在同一節(jié)管段（一般長(zhǎng)度為100m左右）中，因隧道縱坡和河底標(biāo)高的變化，各處斷面所受水、土壓力也不同（特別在接近岸邊時(shí)），因此一般不能只以一個(gè)橫斷面的結(jié)構(gòu)分析來(lái)進(jìn)行整節(jié)管段的分析計(jì)算。工作量大，常采用電算的方式進(jìn)行?？刹捎靡话愕钠矫鏃U系結(jié)構(gòu)分析的通用程序進(jìn)行計(jì)算。沉管隧道施工沉管隧道施工2 縱向結(jié)構(gòu)施工階段的沉管縱向受力分析，主要是計(jì)算浮運(yùn)，沉設(shè)時(shí)的施工荷載、波浪力所引起的內(nèi)力。使用階段的沉管縱向受力分析，一般按彈性地基梁理論進(jìn)行計(jì)算

10、。 3 配筋 因抗剪的需要，沉管應(yīng)采用較高標(biāo)號(hào)的混 凝土，一般采用28天強(qiáng)度為300 450kg/cm2混凝土。 由于沉管結(jié)構(gòu)不容許出現(xiàn)任何通透性的裂縫；非通透性的裂縫開(kāi)展的寬度應(yīng)控制在0.15 0.2mm以下。因此不宜采用級(jí)及級(jí)以上的鋼筋。沉管隧道施工沉管隧道施工4.3 管段制作一、臨時(shí)干塢：一、臨時(shí)干塢：位置應(yīng)選擇距隧址較近，地質(zhì)條件較好，便于浮運(yùn)的地方（一）干塢規(guī)模： 根據(jù)工程規(guī)模、管段長(zhǎng)寬尺寸和管段數(shù)量，結(jié)合塢址的地形、地質(zhì)條件、工期、土地使用費(fèi)和施工設(shè)備綜合考慮。沉管隧道施工沉管隧道施工 在干塢內(nèi)一次完成所有管段的制作，它只需放一次水進(jìn)干塢，干塢不需要閘門，施工簡(jiǎn)便，干塢僅用土圍堰或

11、鋼板圍堰作塢首。管段出塢時(shí)，拆除塢首圍堰便可將管段浮運(yùn)出塢。規(guī)模大，占地多，適用于：工程量較小，管段數(shù)量少，土地價(jià)格低和塢址地質(zhì)條件較差的工程。4.3 管段制作沉管隧道施工沉管隧道施工分批預(yù)制管段是在干塢內(nèi)分批制作管段，每批管段預(yù)制完成，就放一次水進(jìn)塢，使之浮運(yùn)出塢，干塢的塢門需開(kāi)啟多次，這種干塢規(guī)模小，占地少，造價(jià)低，重復(fù)使用率高，而且有利于與其它施工程序配合縮短工期。但這種方式也有不少缺點(diǎn)： 若不采用啟閉式塢門（閘門），則每次修復(fù)塢門難度大。若采用閘門式塢門，造價(jià)又高。 先批出塢后沉放的管段，至少有一端擱置在基槽中的臨時(shí)支座上，需待幾個(gè)月時(shí)間才能與后批管段相接，這樣不利于先沉放管段的穩(wěn)定，

12、其安全難于保證。 原已開(kāi)挖的基槽，在后批管段出塢時(shí)己有回淤，且難于清除，將影響后批管段基礎(chǔ)的質(zhì)量。沉管隧道施工沉管隧道施工 重復(fù)使用干塢，反復(fù)灌水、排水，抽水時(shí)難以保證干塢邊坡的穩(wěn)定性。 重復(fù)使用干塢還會(huì)造成難以徹底清除塢底墊層上的淤泥，必然影響塢底的透水性，削弱塢底防排水能力與承載力，從而影響再次預(yù)制管段的質(zhì)量，對(duì)管段上浮也不利，甚至造成吸附現(xiàn)象而使管段平衡失控。 分批預(yù)制管段會(huì)增加塢底施工設(shè)備的拆遷和再組裝工作，使臨時(shí)工程費(fèi)用增加。 后批管段浮運(yùn)時(shí)，可能需要再次對(duì)臨時(shí)航道進(jìn)行疏浚工作。為克服上述缺點(diǎn)，在丹麥至瑞典跨海聯(lián)絡(luò)線的厄勒海峽水底沉管隧道的分批預(yù)制管段干塢中采用了兩級(jí)干塢的型式，即干

13、塢由淺水槽和深水槽組成。采用船閘的方式逐段發(fā)送管段單元。沉管隧道施工沉管隧道施工（二）干塢的構(gòu)造干塢一般由塢墻、塢底、塢首及塢門、排水系統(tǒng)、車道組成沉管隧道施工沉管隧道施工干塢的深度應(yīng)保證管段在制成后能順利地進(jìn)行安裝工作并浮運(yùn)出塢，要求塢室深度能使管段在低水位時(shí)露出水面，高水位時(shí)有足夠的水深以安設(shè)浮箱，中水位時(shí)能自由浮升。此外為確保安全管段在浮起時(shí)，底部的富余深度為1m。v 管段制作：注意所設(shè)置施工縫和變形縫并密封管段制作：注意所設(shè)置施工縫和變形縫并密封沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施

14、工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工（二）管段預(yù)制（二）管段預(yù)制一）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)保證浮運(yùn)時(shí)有規(guī)定的干舷高度由于矩形管在浮運(yùn)時(shí)的干舷高度僅為10 15cm，占管段全高的1.2 2%，確保管段的容重變化控制在既不使管段出現(xiàn)下沉，也不使管段上浮過(guò)多。制定嚴(yán)密的接縫防滲漏措施管段的縫隙主要有縱向施工縫和豎向變形縫。（1） 縱向施工縫縱向施工縫由于混凝土底板和上部管段的不同時(shí)澆注產(chǎn)生，主要由于水泥的水化熱作用而引起的。防止措施應(yīng)從防止混凝土的開(kāi)裂出發(fā)。包括合理組成混凝土，降低溫差等。沉管隧道施工沉管隧道施工2）變形縫）變形縫在垂直于隧道軸線方向設(shè)置，把每一管段分割成若干

15、節(jié)段，每一段節(jié)段的長(zhǎng)度一般在1520m。用于較長(zhǎng)的混凝土管段（節(jié)）單元連接和抵抗差異沉降和由溫差所造成的變形。接縫應(yīng)設(shè)在混凝土結(jié)構(gòu)的中斷處。變形縫的構(gòu)造應(yīng)滿足三個(gè)主要要求：能適應(yīng)一定幅度的線變形和角變形；施工階段能傳遞彎矩，使用階段能傳遞剪力；變形前后均能防水。沉管隧道施工沉管隧道施工2）變形縫）變形縫沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工4.4 水底浚挖v用改裝后的挖泥船，沉管基槽斷面用改裝后的挖泥船，沉管基槽斷面沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工4.5 管段沉設(shè)與水下聯(lián)接v一、沉設(shè)方法一、沉設(shè)方法管段浮運(yùn)：已完成的管段

16、自干塢向預(yù)定沉放位置的運(yùn)輸塢內(nèi)浮起出塢系泊等待托運(yùn)至隧址沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工v二、沉設(shè)作業(yè)二、沉設(shè)作業(yè)（一）沉設(shè)準(zhǔn)備完成溝槽清淤水上管制（二）管段的沉設(shè)方法有許多種，歸納起來(lái)有： 拉沉法組）扛沉法船組（或浮箱（水上作業(yè)臺(tái)）浮箱（或浮筒）起重船吊沉法沉設(shè)方法SEP沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工自升式海上作業(yè)平臺(tái)沉管隧道施工沉管隧道施工沉管

17、隧道施工沉管隧道施工（三）管段下沉：管段下沉的全過(guò)程，一般需要24小時(shí)，沉設(shè)周期多為每月一段 初步下沉灌注壓載水（至下沉力的（至下沉力的5050）位置校正灌注壓載水（下沉力值的（下沉力值的100100）距管底高程45m停止。 速度控制在2050cm/min 靠攏下沉 到達(dá)隧道軸線位置時(shí)，先將管段向已設(shè)管段平移，至既設(shè)管段22.5m處，然后再將管段下沉到管底設(shè)計(jì)高程0.51.0m處,校正好管段位置 著地下沉 利用超聲波測(cè)距儀控制繼續(xù)將管段前移至距前節(jié)管段約2050cm處。校正管段，開(kāi)始著地下沉沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工三、水下連接（水力壓接法）三、水下連接（水力壓接法）v順序：對(duì)位順序：對(duì)位拉合拉合壓接壓接拆除封端墻拆除封端墻沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工4.6 基礎(chǔ)處理 基礎(chǔ)處